Страница:
Но наиболее перспективным видом транспорта Мирового океана являются... дирижабли. Их внедрение обеспечит непрерывность грузоперевозок и уменьшит перевалку грузов с одного вида транспорта на другой. Дирижабли возьмут на себя и значительную долю пассажирских перевозок. Уже в самом ближайшем будущем планируется организовать пассажирские рейсы по маршруту Лондон Париж. Это расстояние дирижабль будет пролетать за 2,5 часа, а стоимость билетов на него будет ниже, чем на самолет.
В туризм дирижабли вторгаются уже сейчас. В 1983 году, например, греческие компании купили у англичан три дирижабля (один на 12, два по 20 мест)
для воздушных путешествий туристов в самые отдаленные уголки древней Эллады.
Перспективы развития традиционного морского транспорта связываются с промышленной добычей в океане полезных ископаемых, производством на месте различной продукции и вывозом промышленного сырья, добытого в море. Хотя в обслуживании нефтепромыслов не менее значительное место займут вертолеты и дирижабли.
Возвращение гребного колеса
Московский инженер-кораблестроитель Федор Михайлов предложил в качестве движителя гребное колесо.
Пароходы с гребными колесами появились на реках в начале XIX века. Имея приличную тягу на речных магистралях, при выходе в открытое море и на большой волне они были не способны выдерживать заданный ход. На смену колесам пришли винты. Появление мощных быстроходных двигателей внутреннего сгорания в сочетании с гребными винтами резко повысило скорость и тоннаж всех классов судов.
Чем же объясняется предложение вернуться к гребному колесу?
- Существует прямая зависимость:
чем выше скорость хода судна, тем большую массу воды должен отбросить движитель,- говорит Ф. Михайлов.- Поэтому на мелководных реках гребной винт не может проявить свои преимущества. Несмотря на форсирование числа оборотов, коэффициент полезного действия винта не превышает 40-50 процентов. Таким образом, половина мощности двигателя теряется впустую, происходит внушительный пережог горючего. Кроме того, винт присасывает легкоподвижный грунт речного дна, способен посадить судно на мель. А водометный движитель разрушает шельф - береговую полосу реки.
Этих отрицательных сторон лишено гребное колесо.
Ученые Горьковского и Новосибирского институтов инженеров водного транспорта успешно провели испытания моделей судов с гребными колесами новой конструкции. Вывод исследователей был однозначным, предложенные конструкции движителей вполне отвечают поставленной цели.
Старые гребные колеса-громадины диаметром более четырех метров были оснащены десятком гребных лопаток.
Совершая до сорока оборотов в минуту, они позволяли на реках развивать скорость до двадцати километров в час.
Диаметр новых образцов колес в два раза меньше. Они имеют две или четыре лопасти, каждая из которых направляется под углом, обеспечивающим безударный вход в воду. Новый движитель имеет КПД до семидесяти процентов и повышенную частоту оборотов от 80 до 150 в минуту и позволяет развивать скорость хода судна до 35-40 километров в час.
Суда с новыми движителями будут экономичными буксирами для барж, особенно на мелководных реках. Расчеты специалистов показывают, что при массовом использовании таких буксиров годовая экономия лишь по рациональному расходу топлива может составить до ста миллионов рублей.
Якорь примерзает ко дну
Не сосчитать, сколько якорей придумали для судов, начиная от камня, привязанного к веревке, и кончая многотонными коваными конструкциями с мощными поворотными лапами. А теперь корабелы могут вписать в свой актив новый вид якоря - холодильник.
Это плита с холодильным агрегатом, получающим питание по кабелю с судна. Плиту опускают на дно, включают ток - и через минуту она примерзает ко дну. Хорошо ли держит такой якорь?
Вот расчеты: плита в два квадратных метра через минуту после включения тока сцепится с дном с усилием 200 тонн, а через 10 минут с усилием тысяча тонн. Вполне хватит, чтобы удержать тяжелое судно на месте. А отцепить якорь проще простого: подают питание на тепловыделяющие элементы, и плита оттаивает за минуту-другую.
Из мифа - в жизнь
В одном греческом мифе говорилось о скале в море, которая притягивала все железное. Когда суда появлялись в зоне действия той скалы, они неудержимо стремились к ней или рассыпались и тонули, если железные гвозди и крепления вырывались из своих мест страшной силой притяжения.
Словно вспомнив это сказание, инженеры Центрального технико-конструкторского бюро Министерства речного флота РСФСР создали электромагнитную систему, которая притягивает к причалу судно и надежно удерживает его в пришвартованном состоянии. Для включения электромагнитов необходим ток напряжением всего 24 вольта.
Изготовили "автоматический швартовщик" специалисты служб Московского речного пароходства.
Трудные мили "Селены"
В живописной бухте у причала туристского центра имени Эрнеста Хемингуэя на Кубе успешно завершилась 115- дневная одиссея болгарского мореплавателя-одиночки Димитра Иванова.
Об этом плавании 47-летний инженер-дизайнер с Ботевградского химического комбината мечтал еще с юношеских лет. Живет он в небольшом "сухопутном" селе Трудовец близ Ботевграда, за сотни километров от настоящего моря, но кто не мечтает о дальних странствиях за тридевять земель!
Десять лет упорнейшего труда потребовалось Димитру, чтобы воплотить свою сокровенную мечту в быль. Десять лет строил он своими руками яхту, названную им "Селена". Невзирая на понятные трудности, вся семья - а у него жена и двое детей - дружно поддерживала Димитра в этой работе, которой отдавалась каждая минута свободного времени. Зато судно получилось прочным, добротным.
Корпус яхты сделан полностью из дуба. Много времени ушло на изготовление семи тысяч медных гвоздей, а также на сбор свинца из отслуживших свой срок аккумуляторов, чтобы утяжелить киль. Длина судна составила 10,35 метра, ширина-3,35 метра, осадка-1,7 метра, вес-7 тонн.
На Черном море "Селена" показала высокие мореходные качества, укрепив веру Иванова в осуществление более сложного и дальнего морского путешествия. А такое путешествие уже было запланировано - на расстояние примерно десять тысяч километров по маршруту Бургас-Мальта-Гибралтар-Канарские острова-Куба. Оставалось лишь тщательно к нему подготовиться, тем более что оно выходило за рамки традиционного плавания одиночки через океан. Дело в том, что сам же Иванов изобрел и уже запатентовал портативный опреснитель морской воды, приводимый в действие солнечной энергией. Национальный океанографический комитет разработал и утвердил для мореплавателя специальную программу под названием "Гелиос". Поставленная цель - испытать в реальных условиях новый аппарат, который мог бы стать надежным средством выживания людей, попавших в бедствие.
"Селена" снялась с якоря, подняла паруса и вышла из Бургаса к проливу Босфор. На ее борту были двое - Димитр Иванов и его земляк, опытный 62-летний яхтсмен Григор Григоров, который должен был помочь преодолеть отрезок пути до Гибралтарского пролива. Движение кораблей в Средиземном море всегда настолько интенсивное, что почти .невозможно плыть в одиночку, круглосуточно находясь у руля,- не избежать столкновения с каким-либо встречным судном. На многие дни установился штиль, и яхта вынуждена была лавировать между европейским и африканским берегами. Почти два месяца продолжался переход от Болгарии до испанского порта Альхесирас. Там произошло радостное событие: встреча с другим болгарским мореплавателем Николаем Джамбазовым, который, обогнув мыс Горн, завершил кругосветное плавание на яхте "Тангра" и возвращался к родным берегам.
В Альхесирасе Иванов распрощался со своим спутником, чтобы плыть одному дальше к конечной цели. Он вышел в океан с опорожненными баками для питьевой воды. Начался научный эксперимент с двумя опреснителями собственной конструкции, способными давать ежесуточно около пяти литров пресной воды. Приближался сезон циклонов, драгоценное время было упущено в Средиземноморье, и Иванов решил не отклоняться, как предусматривалось по первоначальному графику, на юг с заходом на Канарские острова, а плыть прямым курсом на Гавану.
Весь безостановочный переход через Атлантику продолжался 55 дней. По словам самого мореплавателя, его одиночество скрашивали регулярные сеансы связи с ботевградскими радиолюбителями. Лишь дважды встречались корабли. Когда яхта уже пересекла тропик Рака, удалось за одни сутки преодолеть сразу 152 мили. Это очень хорошее достижение, если учесть, что яхта из дуба намного тяжелее современных спортивных судов такого класса с пластмассовым корпусом. Зачастую море вокруг буквально "кипело" от рыбы, но мореходу оставалось лишь любоваться ею - не было рыбацкого опыта. Питаться приходилось одними консервами, вот почему к концу путешествия Димитр похудел на двенадцать килограммов!
С погодой в Атлантике ему сначала везло. Яхта попала только в один сильный шторм, который, к счастью, не причинил ей вреда. Труднее обстояло дело со сном - приходилось постоянно быть начеку, а значит, спать не больше двух часов в сутки.
Неприятности возникли во время прохождения Багамских островов, уже на подходе к Кубе. Налетел хоть и непродолжительный, но сильный циклон.
Ветер сорвал антенну, а запутавшиеся в вентиляторе канаты вывели из строя один из опреснителей, которые прекрасно зарекомендовали себя на всем пути. Когда "Селена" подходила к Гаване, у Димитра имелся в запасе лишь один литр питьевой воды...
Здравствуй, воздушный винт!
Изобретенный еще Архимедом, прослуживший человеку две с лишним тысячи лет на суше и в воде, винт, или, точнее, пропеллер, поднял в начале нашего века первый самолет в воздух.
Без малого четыре десятилетия воздушный винт господствовал в авиации, пока не наступила эра реактивных турбин. Сравнительно легкие и мощные, они позволили преодолевать тысячекилометровые расстояния с сотнями пассажиров на борту.
Но за эти неоспоримые преимущества приходилось расплачиваться большим расходом топлива - турбореактивная авиация интенсивно потребляла его. Чтобы уменьшить эту ненасытность, в 60-е годы были созданы более экономичные и менее шумные двухконтурные турбореактивные двигатели, развитие и совершенствование которых непрерывно продолжается.
Именно такие газотурбинные силовые агрегаты установлены на большинстве современных воздушных кораблей Аэрофлота. Последняя новинка - гигант Ан-124 также оснащен двигателями этого типа.
А что же винтовая авиация, была ли она вытеснена и позабыта? Нет, она всегда продолжала оставаться в небе. Во второй половине пятидесятых годов были созданы силовые установки с турбовинтовыми двигателями для пассажирских самолетов Ил-18 и Ан-24, грузовика Ан-22 и других. Однако эти экономичные машины не могли достичь таких высоких скоростей, как турбореактивная авиация, а их повышенный шум вызывал нарекания пассажиров.
В 70-е годы рост цен на топливо стимулировал работы по созданию качественно новых силовых установок, существенно превосходящих по своей экономичности нынешние двухконтурные турбореактивные двигатели. Снова пришлось вспомнить про высокоэкономичный винтовой движитель, но возвратиться к нему уже на новом техническом уровне.
Усилиями ученых и конструкторов родился многолопастный воздушный винт, который изменил свой привычный облик. Он стал теперь похож на ромашку с широкими, отогнутыми на концах "лепестками".
Такой винт, получивший название винтовентилятор, в сочетании с современной газовой турбиной снижает расход топлива на 20-30 процентов по сравнению с существующими авиационными двигателями. Он позволит летать на скоростях 800-900 километров в час, обеспечивая необходимый комфорт для пилотов и пассажиров.
Крылатая лаборатория Ан-32 дала возможность испытать в реальных условиях полета видоизменившийся движитель. Самолет только что вернулся из очередного испытательного полета.
Первые впечатления пилотов:
- Никаких затруднений в полете не возникло. Винтовентилятор работает безотказно, выполняет все предусмотренные функции. На земле тянет даже лучше серийного винта, значит, еще меньше потребуется для машины разбег. Шума и вибрации от него значительно меньше, чем от обычного воздушного винта...
Для силовых установок большей мощности разработчиками, например, принята так называемая соосная схема, когда на одном валу находятся как бы два винтовентилятора с противоположным направлением вращения. Такое решение, кроме уменьшения диаметра и устранения реактивного крутящего момента на крыле, дает еще дополнительную экономию топлива.
Из-за большого количества лопастей, сложной формы с саблевидным отгибом и тонкого профиля оказалось невозможным воплотить изделие в традиционном алюминиевом сплаве. Выручили композиционные материалы - армированные пластики на основе стеклянных, угольных, органических волокон.
Среди экспонатов аэрокосмического салона в Париже внимание зарубежных специалистов привлек первый полноразмерный соосный винтовентилятор, демонстрировавшийся в советском павильоне.
Все расценили его появление на международном смотре новинок как верный признак того, что в недалеком будущем пассажирские и транспортные самолеты мы увидим с винтовентиляторными двигателями. А пока конструкторы и ученые продолжают работать, чтобы к началу серийного производства решить все стоящие перед ними проблемы.
Дирижабли нового поколения
Гигантские грузовые дискообразные дирижабли проектируются в Московском авиационном институте. Дискообразная форма придает аппарату дополнительную аэродинамическую подъемную силу. Дирижабль, наполненный горячим воздухом, с внешним диаметром около 150 метров, будет иметь грузоподъемность 300 тонн, дальность полета 4 тысячи километров.
Скорость 150 километров в час.
В центральной части дирижабля разместится платформа, которую на тросах можно опустить на землю,так что он сможет производить погрузку и выгрузку, не совершая посадки. Силовая установка гигантского дирижабля будет примерно такой же, как у советского пассажирского самолета Ту-114,-четыре турбовинтовых двигателя, работающих на керосине или сжиженном природном газе, но расход топлива будет в 4-5 раз меньше, чем у самолета.
Электропаровоз
Однажды инженер из уральского города Краснотурьинска Г. "опытов нагрел в стакане алюминатный раствор (алюминаты-это соли алюминиевой кислоты). Когда температура поднялась, стакан вдруг заерзал по электроплитке, словно что-то толкало его изнутри. Заглянув в стакан, инженер увидел, что из осадка на дне то там, то тут вырывались пары, толкавшие стакан, словно маленькие реактивные двигатели. Энергия пара напрямую переходила в механическую, и не нужны были ни поршни, ни цилиндры. Но какую пользу из этого явления можно извлечь? Паровоз вроде уже изобретен, пароход - тоже...
На столе-тележка на четырехКолесиках с торчащей вверх трубой. Она похожа на паровоз отца и сына Черепановых. За тележкой тянется к прерывателю тока электрический шнур. Щелкает выключатель, и "паровозик" трогается в путь, правда, задом наперед.
Иногда даже брызги воды вырываются, словно пар из трубы. Если бы корпус тележки был прозрачным, были бы видны установленные в хвосте машины электроды, между которыми каждую четверть секунды проскакивает электрический разряд. После разряда в воде, которой заполнен корпус тележки, возникает воздушный пузырь, такой, как при нагревании на плитке. Воздух отбрасывает воду в трубу, а реактивная сила толкает машину. Вода же ударяется в отбойную плиту, установленную в конце трубы, и откатывается обратно в корпус. Теперь реактивная сила по всем правилам механики должна направить тележку вспять, но этого не бывает, поскольку на оси установлен храповичок, позволяющий колесам катиться только в одном направлении. Четыре импульса в секунду толкают электропаровоз.
Чтобы изменить направление движения, достаточно перекинуть храповичок, как это делается, например, в винтовых автомобильных домкратах.
А где можно применить необычный двигатель? Скорость даже этой маленькой модели - полметра в секунду, то есть вполне достаточная, чтобы протаскивать через трубу, скажем, ультразвуковой дефектоскоп или окрасочный агрегат. Двигатель можно сделать таким маленьким, что он сможет протягивать электрические провода через трубы диаметром 50-60 миллиметров, например при монтаже или ремонте электрических проводок в стенах домов.
В более крупном исполнении может получиться, например, экологически чистый двигатель для внутрицехового транспорта.
100 миллилитров на 100 километров
Рекорд топливной экономичности установлен на легкой трехколесной мотоколяске во время состоявшихся в Сиднее соревнований. Легкая алюминиевая обтекаемая сигарообразная мотоколяска с двигателем рабочим объемом 13 кубических сантиметров, в которой водитель находится в лежачем положении, на одном галлоне бензина прошла 2948 миль. То есть на 100 километров пути ей потребовалось менее 100 миллилитров горючего.
Современному автомобилю, даже такому экономичному, как "Жигули", все-таки требуется на сто километров пути более семи литров бензина. Конструкторы всего мира стремятся уменьшить расход горючего.
Автомобильный мотор с микропроцессором
В Научно-исследовательском и экспериментальном институте автомобильного электрооборудования и автоприборов (Москва) разработана микропроцессорная система управления двигателями внутреннего сгорания легковых автомобилей ГАЗ, ВАЗ, АЗЛК и ЗАЗ.
Использование этой системы позволяет экономить примерно 7 процентов бензина по сравнению с его расходом в обычных условиях, облегчает пуск холодного двигателя и снижает токсичность выхлопных газов.
Объект контроля - бодрость машиниста
Машиниста локомотива хвалят, когда поезд идет без резких толчков, равномерно постукивая колесными парами на стыках рельсов. Однако такое плавное движение таит для человека опасность: от монотонности дороги он может утомиться и задремать.
Поскольку даже преддремотное состояние человека, управляющего локомотивом, чревато серьезными происшествиями, создаются различные системы слежения за его самочувствием. Наибольшее распространение сейчас получила система с "рукояткой бдительности": машинист во время работы должен определенным образом нажимать эту рукоятку. Существенный недостаток- такого контроля в том, что иногда человек и в глубоком сне может рефлекторно выполнять запрограммированное в мозгу действие.
Группе советских ученых удалось разработать принципиально новый по принципу действия прибор для непрерывного объективного контроля психофизиологического состояния машиниста и предупреждения чрезвычайных происшествий.
В отличие от других известных средств того же назначения конструкторами было предложено контролировать состояние человека, анализируя специфические изменения электрического сопротивления кожи (ЭСК) на его руке.
Существует два вида колебаний ЭСК человека: медленные и быстрые. Первые называются "тоническая составляющая", вторые - "фазическая составляющая".
С развитием дремотного состояния быстрые колебания ЭСК начинают изменяться: уменьшается их амплитуда.
Резкое же ухудшение состояния отражается на тонической составляющей.
Машинист, приступая к работе, надевает на любые два пальца руки металлические колечки - датчики. Прибор сразу же самонастраивается и начинает непрерывный анализ тонической и фазической составляющих. Если намечается тенденция к затуханию последней, раздается резкий звуковой сигнал в кабине локомотива. Машинист должен нажать кнопку, отключающую сирену, и выполнить некоторые другие действия, которые восстановят бодрость. На это "отпускаются" считанные секунды.
Невыполнение программы в срок влечет автоматическое экстренное торможение поезда.
Третья гусеница трактора
Дорожные условия подчас бывают столь тяжелыми, что даже гусеничные машины-тракторы, тягачи-вязнут и вообще теряют проходимость. При движении такой машины по снегу до 15 процентов силы тяги расходуется на срез его слоя днищем корпуса, а на торфяных участках на срез грунта расходуется до 40-50 процентов развиваемой мощности.
Одно из напрашивающихся решений проблемы - установить большее число гусениц. Но при этом увеличатся габариты машины, и, кроме того, при благоприятных дорожных условиях дополнительные гусеницы окажутся ненужными, они будут ухудшать техникоэкономические характеристики машины, в частности возрастет расход топлива.
Во Всесоюзном научно-исследовательском институте по строительству магистральных трубопроводов (Москва) предложили оснастить транспортное средство дополнительной гусеницей, разместив ее между основными и сделав подъемной.
При езде по твердым грунтам дополнительная гусеница не нужна и поэтому находится в поднятом, верхнем, положении, а при движении в условиях глубокого снега и заболоченной местности она с помощью силовых гидроцилиндров опускается на грунт. Когда участок с тяжелыми дорожными условиями пройден, гусеница поднимается в крайнее верхнее положение, образуя необходимый дорожный просвет для движения по дорогам. Крутящий момент дополнительной гусенице передается от поперечного вала привода основных гусениц через поворотные редукторы. Это решение признано изобретением, и на него выдано авторское свидетельство.
Существенно, что дополнительная гусеница не снижает маневренности машины при поворотах. Более того, так как она тоже ведущая, то увеличивает общую силу тяги, что позволяет уменьшить радиус поворота при движении по заболоченной местности (по сравнению с двухгусеничной машиной).
Эффективность изобретения проверялась на тракторе ЛХТ-100Б Онежского тракторного завода. На машине установили дополнительную гусеницу шириной 0,8 метра, что позволило снизить среднее удельное давление трактора на грунт в 1,5 раза.
Без тракториста
По полю друг за другом идут два трактора. В переднем за рулем сидит механизатор, кабина заднего пуста. Но если подойти поближе, можно увидеть натянутый между тракторами тонкий проводок. Идущий впереди словно ведет за собой пустую машину - непонятно только, почему такой тонкий трос не рвется?
Оказывается, это не трос, а кабель, по которому передаются команды с машины-лидера на трактор-дублер. На них установлен комплекс управляющей аппаратуры для группового вождения. Тракторист управляет первой машиной, а синхронное движение второй обеспечивает электронно-механический координатор. Прибор, в частности, регулирует и натяжение кабельструны, так что "Кировцы" не могут разорвать ее даже при сложных маневрах. Автоматика работает настолько надежно, что механизатор может и не оглядываться на ведомый трактор.
Комплекс разработан специалистами ПО "Кировский завод", московскими и ростовскими инженерами. Аппаратура конструктивно проста, выполнена на серийных узлах и элементах, легко устанавливается и демонтируется. Три тандема тракторов проверялись на полях Ростовской области. Испытания показали: использование комплекса на полевых работах повышает производительность труда механизатора в 1,6-1,9 раза, а качество обработки почвы отвечает агротехническим требованиям.
Борозд не будет
Действительно, их не будет, если пахать плугом, разработанным в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства. Этот плуг аккуратно поднимает пласт земли, переворачивает и укладывает вниз дерном в образовавшуюся борозду. По мнению специалистов, так пахать лучше да и легче: трактор с таким плугом расходует на 40 процентов меньше топлива, чем с обычным.
Спираль обрабатывает почву
Спираль - это форма "вечная".
Спирали есть в мясорубках, в токарных станках, в подъемных механизмах, домкратах. Это все технические примеры, но широко распространены спирали и в живом мире. Вспомните усик винограда или хоботок бабочки, в микромире есть спиральные клетки, спиральные "двигатели" толкают некоторые микроорганизмы, они словно винты вкручиваются в жидкость и двигают вперед инфузорий и других одноклеточных. Словом, всех способностей спиралей не перечесть...
Специалистами разработан новый агрегат для обработки почвы. В основе его-спирали. Они не только вспашут землю, но и взрыхлят ее, да так, как с этой работой не справится ни один культиватор. Установка разработана в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства.
Ротор вместо косы
Очень неудобно и утомительно махать косой, стоя на косогоре. А ведь таких откосов очень много: мелиоративные каналы занимают в стране около двух процентов земляных угодий.
И это не столь уж малый источник получения зеленых кормов.
Серийно выпускаемые косилки для окашивания каналов и дамб всей проблемы не решают: они рассчитаны на каналы глубиной только до двух метров.
В Литовском НИИ гидротехники и мелиорации разработана новая косилка. У нее роторный режущий аппарат, который позволяет увеличить рабочие скорости трактора и срезает кустарники и травы любой густоты.
В туризм дирижабли вторгаются уже сейчас. В 1983 году, например, греческие компании купили у англичан три дирижабля (один на 12, два по 20 мест)
для воздушных путешествий туристов в самые отдаленные уголки древней Эллады.
Перспективы развития традиционного морского транспорта связываются с промышленной добычей в океане полезных ископаемых, производством на месте различной продукции и вывозом промышленного сырья, добытого в море. Хотя в обслуживании нефтепромыслов не менее значительное место займут вертолеты и дирижабли.
Возвращение гребного колеса
Московский инженер-кораблестроитель Федор Михайлов предложил в качестве движителя гребное колесо.
Пароходы с гребными колесами появились на реках в начале XIX века. Имея приличную тягу на речных магистралях, при выходе в открытое море и на большой волне они были не способны выдерживать заданный ход. На смену колесам пришли винты. Появление мощных быстроходных двигателей внутреннего сгорания в сочетании с гребными винтами резко повысило скорость и тоннаж всех классов судов.
Чем же объясняется предложение вернуться к гребному колесу?
- Существует прямая зависимость:
чем выше скорость хода судна, тем большую массу воды должен отбросить движитель,- говорит Ф. Михайлов.- Поэтому на мелководных реках гребной винт не может проявить свои преимущества. Несмотря на форсирование числа оборотов, коэффициент полезного действия винта не превышает 40-50 процентов. Таким образом, половина мощности двигателя теряется впустую, происходит внушительный пережог горючего. Кроме того, винт присасывает легкоподвижный грунт речного дна, способен посадить судно на мель. А водометный движитель разрушает шельф - береговую полосу реки.
Этих отрицательных сторон лишено гребное колесо.
Ученые Горьковского и Новосибирского институтов инженеров водного транспорта успешно провели испытания моделей судов с гребными колесами новой конструкции. Вывод исследователей был однозначным, предложенные конструкции движителей вполне отвечают поставленной цели.
Старые гребные колеса-громадины диаметром более четырех метров были оснащены десятком гребных лопаток.
Совершая до сорока оборотов в минуту, они позволяли на реках развивать скорость до двадцати километров в час.
Диаметр новых образцов колес в два раза меньше. Они имеют две или четыре лопасти, каждая из которых направляется под углом, обеспечивающим безударный вход в воду. Новый движитель имеет КПД до семидесяти процентов и повышенную частоту оборотов от 80 до 150 в минуту и позволяет развивать скорость хода судна до 35-40 километров в час.
Суда с новыми движителями будут экономичными буксирами для барж, особенно на мелководных реках. Расчеты специалистов показывают, что при массовом использовании таких буксиров годовая экономия лишь по рациональному расходу топлива может составить до ста миллионов рублей.
Якорь примерзает ко дну
Не сосчитать, сколько якорей придумали для судов, начиная от камня, привязанного к веревке, и кончая многотонными коваными конструкциями с мощными поворотными лапами. А теперь корабелы могут вписать в свой актив новый вид якоря - холодильник.
Это плита с холодильным агрегатом, получающим питание по кабелю с судна. Плиту опускают на дно, включают ток - и через минуту она примерзает ко дну. Хорошо ли держит такой якорь?
Вот расчеты: плита в два квадратных метра через минуту после включения тока сцепится с дном с усилием 200 тонн, а через 10 минут с усилием тысяча тонн. Вполне хватит, чтобы удержать тяжелое судно на месте. А отцепить якорь проще простого: подают питание на тепловыделяющие элементы, и плита оттаивает за минуту-другую.
Из мифа - в жизнь
В одном греческом мифе говорилось о скале в море, которая притягивала все железное. Когда суда появлялись в зоне действия той скалы, они неудержимо стремились к ней или рассыпались и тонули, если железные гвозди и крепления вырывались из своих мест страшной силой притяжения.
Словно вспомнив это сказание, инженеры Центрального технико-конструкторского бюро Министерства речного флота РСФСР создали электромагнитную систему, которая притягивает к причалу судно и надежно удерживает его в пришвартованном состоянии. Для включения электромагнитов необходим ток напряжением всего 24 вольта.
Изготовили "автоматический швартовщик" специалисты служб Московского речного пароходства.
Трудные мили "Селены"
В живописной бухте у причала туристского центра имени Эрнеста Хемингуэя на Кубе успешно завершилась 115- дневная одиссея болгарского мореплавателя-одиночки Димитра Иванова.
Об этом плавании 47-летний инженер-дизайнер с Ботевградского химического комбината мечтал еще с юношеских лет. Живет он в небольшом "сухопутном" селе Трудовец близ Ботевграда, за сотни километров от настоящего моря, но кто не мечтает о дальних странствиях за тридевять земель!
Десять лет упорнейшего труда потребовалось Димитру, чтобы воплотить свою сокровенную мечту в быль. Десять лет строил он своими руками яхту, названную им "Селена". Невзирая на понятные трудности, вся семья - а у него жена и двое детей - дружно поддерживала Димитра в этой работе, которой отдавалась каждая минута свободного времени. Зато судно получилось прочным, добротным.
Корпус яхты сделан полностью из дуба. Много времени ушло на изготовление семи тысяч медных гвоздей, а также на сбор свинца из отслуживших свой срок аккумуляторов, чтобы утяжелить киль. Длина судна составила 10,35 метра, ширина-3,35 метра, осадка-1,7 метра, вес-7 тонн.
На Черном море "Селена" показала высокие мореходные качества, укрепив веру Иванова в осуществление более сложного и дальнего морского путешествия. А такое путешествие уже было запланировано - на расстояние примерно десять тысяч километров по маршруту Бургас-Мальта-Гибралтар-Канарские острова-Куба. Оставалось лишь тщательно к нему подготовиться, тем более что оно выходило за рамки традиционного плавания одиночки через океан. Дело в том, что сам же Иванов изобрел и уже запатентовал портативный опреснитель морской воды, приводимый в действие солнечной энергией. Национальный океанографический комитет разработал и утвердил для мореплавателя специальную программу под названием "Гелиос". Поставленная цель - испытать в реальных условиях новый аппарат, который мог бы стать надежным средством выживания людей, попавших в бедствие.
"Селена" снялась с якоря, подняла паруса и вышла из Бургаса к проливу Босфор. На ее борту были двое - Димитр Иванов и его земляк, опытный 62-летний яхтсмен Григор Григоров, который должен был помочь преодолеть отрезок пути до Гибралтарского пролива. Движение кораблей в Средиземном море всегда настолько интенсивное, что почти .невозможно плыть в одиночку, круглосуточно находясь у руля,- не избежать столкновения с каким-либо встречным судном. На многие дни установился штиль, и яхта вынуждена была лавировать между европейским и африканским берегами. Почти два месяца продолжался переход от Болгарии до испанского порта Альхесирас. Там произошло радостное событие: встреча с другим болгарским мореплавателем Николаем Джамбазовым, который, обогнув мыс Горн, завершил кругосветное плавание на яхте "Тангра" и возвращался к родным берегам.
В Альхесирасе Иванов распрощался со своим спутником, чтобы плыть одному дальше к конечной цели. Он вышел в океан с опорожненными баками для питьевой воды. Начался научный эксперимент с двумя опреснителями собственной конструкции, способными давать ежесуточно около пяти литров пресной воды. Приближался сезон циклонов, драгоценное время было упущено в Средиземноморье, и Иванов решил не отклоняться, как предусматривалось по первоначальному графику, на юг с заходом на Канарские острова, а плыть прямым курсом на Гавану.
Весь безостановочный переход через Атлантику продолжался 55 дней. По словам самого мореплавателя, его одиночество скрашивали регулярные сеансы связи с ботевградскими радиолюбителями. Лишь дважды встречались корабли. Когда яхта уже пересекла тропик Рака, удалось за одни сутки преодолеть сразу 152 мили. Это очень хорошее достижение, если учесть, что яхта из дуба намного тяжелее современных спортивных судов такого класса с пластмассовым корпусом. Зачастую море вокруг буквально "кипело" от рыбы, но мореходу оставалось лишь любоваться ею - не было рыбацкого опыта. Питаться приходилось одними консервами, вот почему к концу путешествия Димитр похудел на двенадцать килограммов!
С погодой в Атлантике ему сначала везло. Яхта попала только в один сильный шторм, который, к счастью, не причинил ей вреда. Труднее обстояло дело со сном - приходилось постоянно быть начеку, а значит, спать не больше двух часов в сутки.
Неприятности возникли во время прохождения Багамских островов, уже на подходе к Кубе. Налетел хоть и непродолжительный, но сильный циклон.
Ветер сорвал антенну, а запутавшиеся в вентиляторе канаты вывели из строя один из опреснителей, которые прекрасно зарекомендовали себя на всем пути. Когда "Селена" подходила к Гаване, у Димитра имелся в запасе лишь один литр питьевой воды...
Здравствуй, воздушный винт!
Изобретенный еще Архимедом, прослуживший человеку две с лишним тысячи лет на суше и в воде, винт, или, точнее, пропеллер, поднял в начале нашего века первый самолет в воздух.
Без малого четыре десятилетия воздушный винт господствовал в авиации, пока не наступила эра реактивных турбин. Сравнительно легкие и мощные, они позволили преодолевать тысячекилометровые расстояния с сотнями пассажиров на борту.
Но за эти неоспоримые преимущества приходилось расплачиваться большим расходом топлива - турбореактивная авиация интенсивно потребляла его. Чтобы уменьшить эту ненасытность, в 60-е годы были созданы более экономичные и менее шумные двухконтурные турбореактивные двигатели, развитие и совершенствование которых непрерывно продолжается.
Именно такие газотурбинные силовые агрегаты установлены на большинстве современных воздушных кораблей Аэрофлота. Последняя новинка - гигант Ан-124 также оснащен двигателями этого типа.
А что же винтовая авиация, была ли она вытеснена и позабыта? Нет, она всегда продолжала оставаться в небе. Во второй половине пятидесятых годов были созданы силовые установки с турбовинтовыми двигателями для пассажирских самолетов Ил-18 и Ан-24, грузовика Ан-22 и других. Однако эти экономичные машины не могли достичь таких высоких скоростей, как турбореактивная авиация, а их повышенный шум вызывал нарекания пассажиров.
В 70-е годы рост цен на топливо стимулировал работы по созданию качественно новых силовых установок, существенно превосходящих по своей экономичности нынешние двухконтурные турбореактивные двигатели. Снова пришлось вспомнить про высокоэкономичный винтовой движитель, но возвратиться к нему уже на новом техническом уровне.
Усилиями ученых и конструкторов родился многолопастный воздушный винт, который изменил свой привычный облик. Он стал теперь похож на ромашку с широкими, отогнутыми на концах "лепестками".
Такой винт, получивший название винтовентилятор, в сочетании с современной газовой турбиной снижает расход топлива на 20-30 процентов по сравнению с существующими авиационными двигателями. Он позволит летать на скоростях 800-900 километров в час, обеспечивая необходимый комфорт для пилотов и пассажиров.
Крылатая лаборатория Ан-32 дала возможность испытать в реальных условиях полета видоизменившийся движитель. Самолет только что вернулся из очередного испытательного полета.
Первые впечатления пилотов:
- Никаких затруднений в полете не возникло. Винтовентилятор работает безотказно, выполняет все предусмотренные функции. На земле тянет даже лучше серийного винта, значит, еще меньше потребуется для машины разбег. Шума и вибрации от него значительно меньше, чем от обычного воздушного винта...
Для силовых установок большей мощности разработчиками, например, принята так называемая соосная схема, когда на одном валу находятся как бы два винтовентилятора с противоположным направлением вращения. Такое решение, кроме уменьшения диаметра и устранения реактивного крутящего момента на крыле, дает еще дополнительную экономию топлива.
Из-за большого количества лопастей, сложной формы с саблевидным отгибом и тонкого профиля оказалось невозможным воплотить изделие в традиционном алюминиевом сплаве. Выручили композиционные материалы - армированные пластики на основе стеклянных, угольных, органических волокон.
Среди экспонатов аэрокосмического салона в Париже внимание зарубежных специалистов привлек первый полноразмерный соосный винтовентилятор, демонстрировавшийся в советском павильоне.
Все расценили его появление на международном смотре новинок как верный признак того, что в недалеком будущем пассажирские и транспортные самолеты мы увидим с винтовентиляторными двигателями. А пока конструкторы и ученые продолжают работать, чтобы к началу серийного производства решить все стоящие перед ними проблемы.
Дирижабли нового поколения
Гигантские грузовые дискообразные дирижабли проектируются в Московском авиационном институте. Дискообразная форма придает аппарату дополнительную аэродинамическую подъемную силу. Дирижабль, наполненный горячим воздухом, с внешним диаметром около 150 метров, будет иметь грузоподъемность 300 тонн, дальность полета 4 тысячи километров.
Скорость 150 километров в час.
В центральной части дирижабля разместится платформа, которую на тросах можно опустить на землю,так что он сможет производить погрузку и выгрузку, не совершая посадки. Силовая установка гигантского дирижабля будет примерно такой же, как у советского пассажирского самолета Ту-114,-четыре турбовинтовых двигателя, работающих на керосине или сжиженном природном газе, но расход топлива будет в 4-5 раз меньше, чем у самолета.
Электропаровоз
Однажды инженер из уральского города Краснотурьинска Г. "опытов нагрел в стакане алюминатный раствор (алюминаты-это соли алюминиевой кислоты). Когда температура поднялась, стакан вдруг заерзал по электроплитке, словно что-то толкало его изнутри. Заглянув в стакан, инженер увидел, что из осадка на дне то там, то тут вырывались пары, толкавшие стакан, словно маленькие реактивные двигатели. Энергия пара напрямую переходила в механическую, и не нужны были ни поршни, ни цилиндры. Но какую пользу из этого явления можно извлечь? Паровоз вроде уже изобретен, пароход - тоже...
На столе-тележка на четырехКолесиках с торчащей вверх трубой. Она похожа на паровоз отца и сына Черепановых. За тележкой тянется к прерывателю тока электрический шнур. Щелкает выключатель, и "паровозик" трогается в путь, правда, задом наперед.
Иногда даже брызги воды вырываются, словно пар из трубы. Если бы корпус тележки был прозрачным, были бы видны установленные в хвосте машины электроды, между которыми каждую четверть секунды проскакивает электрический разряд. После разряда в воде, которой заполнен корпус тележки, возникает воздушный пузырь, такой, как при нагревании на плитке. Воздух отбрасывает воду в трубу, а реактивная сила толкает машину. Вода же ударяется в отбойную плиту, установленную в конце трубы, и откатывается обратно в корпус. Теперь реактивная сила по всем правилам механики должна направить тележку вспять, но этого не бывает, поскольку на оси установлен храповичок, позволяющий колесам катиться только в одном направлении. Четыре импульса в секунду толкают электропаровоз.
Чтобы изменить направление движения, достаточно перекинуть храповичок, как это делается, например, в винтовых автомобильных домкратах.
А где можно применить необычный двигатель? Скорость даже этой маленькой модели - полметра в секунду, то есть вполне достаточная, чтобы протаскивать через трубу, скажем, ультразвуковой дефектоскоп или окрасочный агрегат. Двигатель можно сделать таким маленьким, что он сможет протягивать электрические провода через трубы диаметром 50-60 миллиметров, например при монтаже или ремонте электрических проводок в стенах домов.
В более крупном исполнении может получиться, например, экологически чистый двигатель для внутрицехового транспорта.
100 миллилитров на 100 километров
Рекорд топливной экономичности установлен на легкой трехколесной мотоколяске во время состоявшихся в Сиднее соревнований. Легкая алюминиевая обтекаемая сигарообразная мотоколяска с двигателем рабочим объемом 13 кубических сантиметров, в которой водитель находится в лежачем положении, на одном галлоне бензина прошла 2948 миль. То есть на 100 километров пути ей потребовалось менее 100 миллилитров горючего.
Современному автомобилю, даже такому экономичному, как "Жигули", все-таки требуется на сто километров пути более семи литров бензина. Конструкторы всего мира стремятся уменьшить расход горючего.
Автомобильный мотор с микропроцессором
В Научно-исследовательском и экспериментальном институте автомобильного электрооборудования и автоприборов (Москва) разработана микропроцессорная система управления двигателями внутреннего сгорания легковых автомобилей ГАЗ, ВАЗ, АЗЛК и ЗАЗ.
Использование этой системы позволяет экономить примерно 7 процентов бензина по сравнению с его расходом в обычных условиях, облегчает пуск холодного двигателя и снижает токсичность выхлопных газов.
Объект контроля - бодрость машиниста
Машиниста локомотива хвалят, когда поезд идет без резких толчков, равномерно постукивая колесными парами на стыках рельсов. Однако такое плавное движение таит для человека опасность: от монотонности дороги он может утомиться и задремать.
Поскольку даже преддремотное состояние человека, управляющего локомотивом, чревато серьезными происшествиями, создаются различные системы слежения за его самочувствием. Наибольшее распространение сейчас получила система с "рукояткой бдительности": машинист во время работы должен определенным образом нажимать эту рукоятку. Существенный недостаток- такого контроля в том, что иногда человек и в глубоком сне может рефлекторно выполнять запрограммированное в мозгу действие.
Группе советских ученых удалось разработать принципиально новый по принципу действия прибор для непрерывного объективного контроля психофизиологического состояния машиниста и предупреждения чрезвычайных происшествий.
В отличие от других известных средств того же назначения конструкторами было предложено контролировать состояние человека, анализируя специфические изменения электрического сопротивления кожи (ЭСК) на его руке.
Существует два вида колебаний ЭСК человека: медленные и быстрые. Первые называются "тоническая составляющая", вторые - "фазическая составляющая".
С развитием дремотного состояния быстрые колебания ЭСК начинают изменяться: уменьшается их амплитуда.
Резкое же ухудшение состояния отражается на тонической составляющей.
Машинист, приступая к работе, надевает на любые два пальца руки металлические колечки - датчики. Прибор сразу же самонастраивается и начинает непрерывный анализ тонической и фазической составляющих. Если намечается тенденция к затуханию последней, раздается резкий звуковой сигнал в кабине локомотива. Машинист должен нажать кнопку, отключающую сирену, и выполнить некоторые другие действия, которые восстановят бодрость. На это "отпускаются" считанные секунды.
Невыполнение программы в срок влечет автоматическое экстренное торможение поезда.
Третья гусеница трактора
Дорожные условия подчас бывают столь тяжелыми, что даже гусеничные машины-тракторы, тягачи-вязнут и вообще теряют проходимость. При движении такой машины по снегу до 15 процентов силы тяги расходуется на срез его слоя днищем корпуса, а на торфяных участках на срез грунта расходуется до 40-50 процентов развиваемой мощности.
Одно из напрашивающихся решений проблемы - установить большее число гусениц. Но при этом увеличатся габариты машины, и, кроме того, при благоприятных дорожных условиях дополнительные гусеницы окажутся ненужными, они будут ухудшать техникоэкономические характеристики машины, в частности возрастет расход топлива.
Во Всесоюзном научно-исследовательском институте по строительству магистральных трубопроводов (Москва) предложили оснастить транспортное средство дополнительной гусеницей, разместив ее между основными и сделав подъемной.
При езде по твердым грунтам дополнительная гусеница не нужна и поэтому находится в поднятом, верхнем, положении, а при движении в условиях глубокого снега и заболоченной местности она с помощью силовых гидроцилиндров опускается на грунт. Когда участок с тяжелыми дорожными условиями пройден, гусеница поднимается в крайнее верхнее положение, образуя необходимый дорожный просвет для движения по дорогам. Крутящий момент дополнительной гусенице передается от поперечного вала привода основных гусениц через поворотные редукторы. Это решение признано изобретением, и на него выдано авторское свидетельство.
Существенно, что дополнительная гусеница не снижает маневренности машины при поворотах. Более того, так как она тоже ведущая, то увеличивает общую силу тяги, что позволяет уменьшить радиус поворота при движении по заболоченной местности (по сравнению с двухгусеничной машиной).
Эффективность изобретения проверялась на тракторе ЛХТ-100Б Онежского тракторного завода. На машине установили дополнительную гусеницу шириной 0,8 метра, что позволило снизить среднее удельное давление трактора на грунт в 1,5 раза.
Без тракториста
По полю друг за другом идут два трактора. В переднем за рулем сидит механизатор, кабина заднего пуста. Но если подойти поближе, можно увидеть натянутый между тракторами тонкий проводок. Идущий впереди словно ведет за собой пустую машину - непонятно только, почему такой тонкий трос не рвется?
Оказывается, это не трос, а кабель, по которому передаются команды с машины-лидера на трактор-дублер. На них установлен комплекс управляющей аппаратуры для группового вождения. Тракторист управляет первой машиной, а синхронное движение второй обеспечивает электронно-механический координатор. Прибор, в частности, регулирует и натяжение кабельструны, так что "Кировцы" не могут разорвать ее даже при сложных маневрах. Автоматика работает настолько надежно, что механизатор может и не оглядываться на ведомый трактор.
Комплекс разработан специалистами ПО "Кировский завод", московскими и ростовскими инженерами. Аппаратура конструктивно проста, выполнена на серийных узлах и элементах, легко устанавливается и демонтируется. Три тандема тракторов проверялись на полях Ростовской области. Испытания показали: использование комплекса на полевых работах повышает производительность труда механизатора в 1,6-1,9 раза, а качество обработки почвы отвечает агротехническим требованиям.
Борозд не будет
Действительно, их не будет, если пахать плугом, разработанным в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства. Этот плуг аккуратно поднимает пласт земли, переворачивает и укладывает вниз дерном в образовавшуюся борозду. По мнению специалистов, так пахать лучше да и легче: трактор с таким плугом расходует на 40 процентов меньше топлива, чем с обычным.
Спираль обрабатывает почву
Спираль - это форма "вечная".
Спирали есть в мясорубках, в токарных станках, в подъемных механизмах, домкратах. Это все технические примеры, но широко распространены спирали и в живом мире. Вспомните усик винограда или хоботок бабочки, в микромире есть спиральные клетки, спиральные "двигатели" толкают некоторые микроорганизмы, они словно винты вкручиваются в жидкость и двигают вперед инфузорий и других одноклеточных. Словом, всех способностей спиралей не перечесть...
Специалистами разработан новый агрегат для обработки почвы. В основе его-спирали. Они не только вспашут землю, но и взрыхлят ее, да так, как с этой работой не справится ни один культиватор. Установка разработана в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства.
Ротор вместо косы
Очень неудобно и утомительно махать косой, стоя на косогоре. А ведь таких откосов очень много: мелиоративные каналы занимают в стране около двух процентов земляных угодий.
И это не столь уж малый источник получения зеленых кормов.
Серийно выпускаемые косилки для окашивания каналов и дамб всей проблемы не решают: они рассчитаны на каналы глубиной только до двух метров.
В Литовском НИИ гидротехники и мелиорации разработана новая косилка. У нее роторный режущий аппарат, который позволяет увеличить рабочие скорости трактора и срезает кустарники и травы любой густоты.